如何延长锂电池寿命.pdfVIP

延长锂电池寿命/增加充电放电次数的有效方法 人们一直非常重视提高锂离子电池的容量，期望以实体尺寸最小的电池实现 最长的产品工作时间。但在部份应用中，较长的电池寿命、较多的充电次数或较 安全的电池比电池容量更重要。本文介绍几种可以大幅延长电池寿命的锂离子电 池充电和放电方法。 几乎所有高性能可携式产品都会使用包括锂离子聚合物电池在内的可再充电 锂离子电池，这是因为与其它可再充电电池相较，锂离子电池有较高的能量密度、 较高的电池电压、自放电少、周期寿命非常长、环保，且充电和维护简单。另外， 由于其具有相对高的电压(2.9V 至4.2V) ，因此很多可携式产品都能用单节电池 工作，因而简化了产品整体设计。 就决定锂离子电池周期寿命或服务寿命的因素来看，并不存在任何延长或缩 短电池寿命的单一因素，而常常是几种因素合起来发挥作用。就延长周期寿命而 言有以下方法可以延长电池寿命： 1．采用部份放电的做法。在再充电前仅使用20%或30%的电池容量会极大 延长周期寿命。一般的规则是：5 至10 个浅放电周期等于1 个满放电周期。尽 管部份放电周期可能达到数千次，但是保持电池处于满充电状态也缩短电池寿 命。如果可能，应该避免满放电周期(降至2.5V 或3V，取决于化学材料)。 2.避免充电至容量的100%。选择一个较低的浮动电压可以做到这一点。降 低浮动电压将提高周期寿命和服务寿命，代价是降低电池容量。浮动电压降低 100mV 至300mV 可以将周期寿命延长2 至5 倍或更长。与其它化学材料相较， 锂离子钴化学材料对较高浮动电压更感应。磷酸锂离子电池的浮动电压通常比更 常见的锂离子电池低。 3．选择合适的充电终止方法。选择一个采用最小充电电流终止(C/10 或C/x) 的充电器，透过不充电到容量的100%，也可以延长电池寿命。例如，电流降至 C/5 时结束充电周期与将浮动电压降至4.1V 的效果类似。在这两种情况下，电 池都只充电至约为容量的85%，这是决定电池寿命的一个重要因素。 4 ．限制电池温度。限制电池的极限温度可以延长电池寿命，尤其是禁止在0℃ 以下充电。在0℃以下充电促进金属在电池阳极上的镀敷，这可能造成内部短路， 产生热量并使电池不稳定和不安全。很多电池充电器都有测量电池温度的装置， 以确保不会在极限温度时充电。 5．避免大的充电和放电电流，因为这会缩短周期寿命。有些化学材料更适合 较大电流，如锂离子锰和磷酸锂离子电池。大电流为电池施加了过大的压力。 6 ．避免低于2V 或2.5V 的深度放电，因为这会迅速地永久性损坏锂离子电 池。可能产生内部金属镀敷，这会引起短路，使电池不可用或不安全。大多数锂 离子电池在电池组内部都有电子电路，如果充电或放电时电池电压低于2.5V、 超过4.3V 或如果电池电流超过预设定阈值，该电子电路就会断开电池连接。 锂离子电池充电方法 为锂离子电池充电的推荐方法是，向电池提供一个±1%限压的恒定电流，直 到电池充满电，然后停止充电。用来决定电池何时充满电的方法包括：为总充电 时间定时、监视充电电流或兼用这两种方法。第一种方法采用限压恒定电流，变 化范围从C/2 到1C，持续2.5 至3 小时，使电池达到100%充电。也可以使用 较低的充电电流，但是将需要更长时间。第二种方法与第一种方法类似，只是需 要监视充电电流。随着电池的充电，电压上升，这与采用第一种方法时完全相同。 电池电压达到编程限压值(也称为浮动电压)时，充电电流开始下降。电流一开始 下降时，电池约充电至容量的50%至60% 。浮动电压继续提供，直到充电电流 降至足够低的水平(C/10 至C/20)，这时电池约充电至容量的92%至99%，充电 周期终止。目前，要为标准锂离子电池快速充电(不到1 小时)至容量的100%， 还没有一种安全的方法。 不推荐在电池充满电后仍然为电池加上连续电压，因为这会加速永久性容量 损失，而且可能引起内部锂金属镀敷。这种镀敷可能发展成内部短路通路，引起 过热，使电池受热时不稳定。 有些锂离子电池充电器允许使用热感应电阻监视电池温度。这么做的主要目 的是，如果电池温度超出推荐的0℃至40 ℃窗口范围，就禁止充电。与镍镉或 镍氢金属电池不同，锂离子电池在充电时温度上升非常少。图1 是一个典型的锂 离子电池充电曲线，图中显示了充电电流、电池电压和电池容量随时间的变化。 图1：显示了电池电流、电压和容量的典型充电曲线。 本文提及的字母‘C’是一个电池术语，用于指示电池制造